李 霞，楊 熠，田 端，武正敏，肖 蕾

(貴州省遵義市氣象局,貴州 遵義 563000)

0 引言

氣溫變化可以表示大氣冷熱狀態(tài),研究表明20世紀(jì)80年代后除西南等地，全國(guó)大部分地區(qū)春季增溫[1],我國(guó)冬季氣溫在1985年之前處于冷期，之后為暖期[2]。在全球變暖的氣候背景變化下，對(duì)冷空氣活動(dòng)特征的研究分析是一項(xiàng)必要工作。冷空氣是導(dǎo)致氣溫下降的主要因素，諸多學(xué)者利用氣溫的降幅來(lái)研究冷空氣活動(dòng)特征。目前有學(xué)者對(duì)全國(guó)冷空氣活動(dòng)特征進(jìn)行研究，表明我國(guó)冷空氣在空間分布上呈北多南少，北強(qiáng)南弱的分布特征[3]。除此之外，對(duì)于國(guó)內(nèi)其他地區(qū)而言，有學(xué)者對(duì)新疆部分地區(qū)冷空氣活動(dòng)特征及降溫頻次作分析研究，發(fā)現(xiàn)烏魯木齊市平均每年出現(xiàn)降溫過(guò)程89.8次，弱降溫過(guò)程占比最多，強(qiáng)降溫和寒潮主要出現(xiàn)在春季;北疆地區(qū)冷空氣發(fā)生的年平均頻次為95.3次，具有盆地多、山地少的特點(diǎn)，強(qiáng)冷空氣和寒潮自西南向東北增加；伊犁河谷1月冷空氣活動(dòng)最多,5月份最少[4-6]。同時(shí)湖南省冷空氣活動(dòng)也與地形有很大的相關(guān)性，弱冷空氣在洞庭湖平原地區(qū)偏少[7]。而影響云南省冬半年的冷空氣呈減少趨勢(shì)，空間分布差異較大，1月出現(xiàn)最多[8]。對(duì)于貴州省來(lái)說(shuō)，在冷空氣研究方面大多針對(duì)寒潮和強(qiáng)降溫而言。目前張艷梅等[9]對(duì)貴州寒潮氣候特征進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)寒潮多發(fā)于威寧和獨(dú)山，主要出現(xiàn)在1—4月，隨后許丹等[10]對(duì)貴州省寒潮空間分布的成因進(jìn)行了分析，認(rèn)為海拔是主要影響原因，滇黔準(zhǔn)靜止鋒、西南熱低壓等天氣系統(tǒng)也是重要影響因子；姚正蘭[11]對(duì)遵義市寒潮天氣過(guò)程作統(tǒng)計(jì)分析，也認(rèn)為寒潮空間分布與地形密切相關(guān)。萬(wàn)超等[12]對(duì)貴陽(yáng)市強(qiáng)降溫過(guò)程進(jìn)行了分析探討，建議將最高氣溫作為強(qiáng)降溫指標(biāo)，識(shí)別時(shí)間增加48 h和72 h，可將逐小時(shí)降溫幅度作為降溫天氣過(guò)程的主要參考因素。遵義市目前尚未有對(duì)冷空氣活動(dòng)特征的研究，除寒潮以外其他等級(jí)降溫過(guò)程的研究處于空白狀態(tài)，強(qiáng)降溫等天氣過(guò)程也會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)、交通產(chǎn)生不利影響，降溫過(guò)程定量評(píng)估是現(xiàn)代氣候業(yè)務(wù)的重要內(nèi)容，也是對(duì)年、季、月、旬等固定時(shí)間尺度氣溫評(píng)價(jià)的補(bǔ)充[4]。因此對(duì)遵義市降溫頻次及強(qiáng)度特征的研究是一項(xiàng)必要工作，可以通過(guò)對(duì)降溫過(guò)程的研究來(lái)了解冷空氣活動(dòng)情況，可為災(zāi)害性天氣的研究及農(nóng)業(yè)氣象相關(guān)工作提供一定的參考。因全球氣候變暖，氣溫年代際變化較大，本文僅對(duì)遵義市近10 a降溫過(guò)程作統(tǒng)計(jì)分析。

1 資料與方法

選取遵義市13個(gè)國(guó)家站2010年1月1日—2019年12月31日逐日日最低氣溫(以下簡(jiǎn)稱(chēng)日低溫)。國(guó)家冷空氣等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)(GB/T20848-2017)中弱冷空氣的劃分標(biāo)準(zhǔn)為日低溫48 h內(nèi)降溫幅度<6 ℃，造成該種幅度降溫的因素除弱冷空氣外還有降水、晴空輻射等，同時(shí)毛煒?lè)宓萚4]指出該劃分標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法判識(shí)持續(xù)天數(shù)為1 d的降溫過(guò)程，各等級(jí)之間也存在交叉現(xiàn)象，因此為研究嚴(yán)謹(jǐn)性及客觀性，本文以日低溫及其降溫幅度為指標(biāo)，參照參考文獻(xiàn)[4]對(duì)降溫過(guò)程的定義，結(jié)合國(guó)家冷空氣等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，將遵義市降溫過(guò)程分為弱降溫、較強(qiáng)降溫、強(qiáng)降溫、寒潮4個(gè)等級(jí)，不將所有降溫認(rèn)定為冷空氣活動(dòng)過(guò)程，僅對(duì)降溫過(guò)程作研究。對(duì)于同時(shí)滿(mǎn)足多個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的降溫過(guò)程采用就高原則，僅持續(xù)1 d的降溫過(guò)程，用最大24 h降溫幅度代替48 h降溫幅度。降溫過(guò)程開(kāi)始日期與結(jié)束日期在兩個(gè)相鄰月份，以結(jié)束日期所在時(shí)間為主。

表1 不同等級(jí)降溫過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Different levels of cooling process standards

2 結(jié)果分析

2.1 遵義市近10 a來(lái)日低溫特征

從遵義市近10 a來(lái)日低溫年平均情況來(lái)看，日低溫年平均值在11.6～13.8 ℃之間，區(qū)域平均值為13.2 ℃。因海拔高度不同，遵義市各站氣溫存在明顯差異，以東北部、赤水、習(xí)水以及余慶最為明顯。用區(qū)域平均值來(lái)表示遵義市日低溫月分布情況及近10 a來(lái)的變化，發(fā)現(xiàn)1月為日低溫最低月份，其次是2月和12月。分析各個(gè)站點(diǎn)日低溫最低值出現(xiàn)的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)10 a來(lái)有6個(gè)站點(diǎn)的最低值同時(shí)出現(xiàn)在2018年12月30日，而其余7個(gè)站點(diǎn)的日低溫最低值分別出現(xiàn)在7個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)。

圖1 遵義市近10 a來(lái)年日低溫月分布情況Fig.1 Monthly distribution of daily low temperature in Zunyi City in the past ten years

2.2 遵義市近10 a來(lái)降溫頻次及強(qiáng)度特征

2.2.1 降溫頻次時(shí)空分布特征 2010—2019年，遵義市13個(gè)國(guó)家站共出現(xiàn)降溫11 915站次，各站降溫總頻次在887～949次之間，平均每站每年出現(xiàn)降溫91.7次，每年降溫過(guò)程頻次差異不大。在遵義市11 915站次降溫過(guò)程中，弱降溫、較強(qiáng)降溫、強(qiáng)降溫、寒潮依次占92.2%、5.8%、1.4%、0.6%，平均每年出現(xiàn)1 098.5、68.9、17、7.1站次，遵義市降溫過(guò)程以降溫幅度在6 ℃以?xún)?nèi)的弱降溫為主，寒潮較罕見(jiàn)。對(duì)10 a來(lái)11 915站次降溫過(guò)程作空間分布分析，從降溫總頻次上來(lái)看，播州出現(xiàn)降溫次數(shù)最少為877次，最多為赤水949次，整體來(lái)看西部出現(xiàn)降溫過(guò)程最多，其次是北部，而中部、南部較少。從不同等級(jí)降溫過(guò)程來(lái)看，弱降溫空間分布與總降溫頻次空間分布相似，呈現(xiàn)從北向南逐漸遞減的趨勢(shì)，最少為余慶793次，最多為赤水900次；從較強(qiáng)降溫頻次分布來(lái)看，偏北地區(qū)較少，南部較多，最多出現(xiàn)在仁懷為70次，最少為赤水和務(wù)川43次。強(qiáng)降溫空間分布也與較強(qiáng)降溫相似，呈現(xiàn)北少南多的情況，最多出現(xiàn)在余慶，最少出現(xiàn)在赤水，分別為22次、6次；寒潮在遵義市出現(xiàn)頻次較少，近10 a赤水從未出現(xiàn)過(guò)寒潮，中部和東南角余慶出現(xiàn)寒潮的頻次較其他地方多。

姚正蘭[11]在對(duì)遵義市寒潮天氣過(guò)程作統(tǒng)計(jì)研究時(shí)發(fā)現(xiàn)各地寒潮出現(xiàn)的次數(shù)與海拔高度及地形密切相關(guān)，婁山山脈南側(cè)東南部偏多，婁山區(qū)及其西北部較少，并認(rèn)為主要原因在于冷空氣由東北路徑進(jìn)入遵義市東南部，而北部地區(qū)因婁山山脈阻擋而影響較輕。本文分析發(fā)現(xiàn)較強(qiáng)降溫以上的降溫過(guò)程主要集中出現(xiàn)在遵義市婁山以南地區(qū)，婁山山區(qū)及其西北部弱降溫過(guò)程較多，可見(jiàn)地形對(duì)遵義市降溫過(guò)程的影響較大，與前人對(duì)寒潮空間分布的分析結(jié)論是一致的。需要補(bǔ)充的是，遵義市除受東北路冷空氣影響外，也常常受北路冷空氣影響，但北路冷空氣具有強(qiáng)度大、移速快的特點(diǎn)，常常造成全市范圍強(qiáng)降溫，不存在空間差異。除此以外，許丹等[10]在分析貴州省寒潮空間分布成因中也提到滇黔準(zhǔn)靜止鋒、西南熱低壓等系統(tǒng)也對(duì)寒潮空間分布有一定影響。但對(duì)于遵義市而言，滇黔靜止鋒的影響主要是在其東退過(guò)程中，靜止鋒在東退過(guò)程中強(qiáng)度減弱，到遵義市境內(nèi)時(shí)受地形阻擋影響常在婁山山脈以南維持，造成遵義市天空狀況空間差異大，氣溫分布差異大，隨后若有一定強(qiáng)度的冷空氣補(bǔ)充或新一輪冷空氣繼續(xù)影響則會(huì)造成空間上的降溫差異。同理，春季冷空氣來(lái)臨前西南熱低壓向東發(fā)展的程度也會(huì)對(duì)遵義市降溫過(guò)程空間分布造成一定的影響。

從不同等級(jí)降溫頻次的月分布來(lái)看，寒潮出現(xiàn)在1、2、3、11、12月，出現(xiàn)頻次最多的是3月，其次是2月，而冬季12月、1月出現(xiàn)頻次僅分別占12.7%、4.2%。強(qiáng)降溫在1—4、10—12月出現(xiàn)，5—9月未出現(xiàn)過(guò)，頻次最多為3月，其次是2、4、11月，1、10、12月出現(xiàn)站次少，1月僅出現(xiàn)過(guò)1站次。較強(qiáng)降溫每個(gè)月均有出現(xiàn)，但6、7、8月出現(xiàn)較少，13個(gè)國(guó)家站近10 a共出現(xiàn)32站次，出現(xiàn)頻次最高的是4月，其次是5月；弱降溫頻次月分布規(guī)律與前三者相反，每個(gè)月均出現(xiàn)，但最多出現(xiàn)在夏季。對(duì)以上月分布特征作分析總結(jié)，寒潮主要在春季出現(xiàn)，強(qiáng)降溫主要出現(xiàn)在春秋季，而較強(qiáng)降溫也在春季出現(xiàn)頻次較高，主要原因在于春秋季為大型環(huán)流調(diào)整期，冷暖空氣交匯頻繁，氣溫變幅較大，尤其是春季常受西南熱低壓影響，冷空氣入侵常帶來(lái)劇烈降溫，造成較強(qiáng)降溫以上等級(jí)的降溫過(guò)程可能性更大，除弱冷空氣影響外，晴空輻射、降水也是造成弱降溫過(guò)程的重要影響因子，夏季降水頻繁是夏季弱降溫過(guò)程較多的主要原因。

從近10 a年分布情況來(lái)看，2016年出現(xiàn)寒潮頻次最多，共計(jì)3次32站，分別出現(xiàn)在2月、3月和11月，占比45.1%,其次是2011年;強(qiáng)降溫出現(xiàn)最多的是2010年，最少在2017年；較強(qiáng)降溫最多出現(xiàn)在2011年，之后逐漸減少；2011年弱降溫頻次較少，其余無(wú)明顯特征。

圖2 遵義市近10 a來(lái)不同等級(jí)降溫頻次空間分布情況(a總降溫，b寒潮，c強(qiáng)降溫，d較強(qiáng)降溫，e弱降溫)Fig.2 The spatial distribution of different levels of cooling frequency in Zunyi City in the past ten years(a total cooling,b cold wave,c strong cooling,d stronger cooling,e weak cooling)

圖3 遵義市近10 a來(lái)不同等級(jí)降溫頻次月分布(a)及年分布情況(b)Fig.3 Monthly distribution (a)and annual distribution of different levels of cooling frequency in Zunyi City in the past ten years(b)

2.2.2 降溫強(qiáng)度 如表2，近10 a來(lái)遵義市11 915站次降溫過(guò)程的平均過(guò)程降溫幅度為3 ℃，最大過(guò)程降溫幅度為仁懷站的18.5 ℃，出現(xiàn)在2010年3月23—26日，過(guò)程最低氣溫降至2.7 ℃，為一次寒潮天氣過(guò)程。從不同等級(jí)降溫過(guò)程降溫幅度來(lái)看，寒潮最強(qiáng)，平均過(guò)程降溫幅度為12.7 ℃，強(qiáng)降溫為10 ℃，較強(qiáng)降溫8.2 ℃，而弱降溫僅為2.5 ℃。而遵義市降溫過(guò)程的平均最大24 h降溫幅度為2.1 ℃，最大48 h降溫幅度為3.7 ℃，最大72 h降溫幅度為5 ℃。過(guò)程降溫幅度、最大24 h(48 h、72 h)降溫幅度均隨降溫等級(jí)增加而增大。

表2 遵義市近10 a不同等級(jí)降溫過(guò)程降溫幅度(單位：℃)Tab.2 The cooling range of different levels process in Zunyi City in the past ten years (unit:℃)

遵義市近10 a來(lái)降溫過(guò)程平均過(guò)程最低日低溫為11.9 ℃，不同等級(jí)降溫過(guò)程的過(guò)程最低日低溫差距較大，寒潮過(guò)程平均最低日低溫不足2 ℃，強(qiáng)降溫在4 ℃左右，最高的是弱降溫過(guò)程，平均過(guò)程最低日低溫為12.3 ℃，高于所有降溫過(guò)程平均值。從降溫幅度月分布來(lái)看，4月遵義市降溫最劇烈，其次是3月和11月，春秋季是遵義市降溫最劇烈的時(shí)候，以春季最為明顯。造成該特點(diǎn)的原因與2.2.1中所分析的“寒潮主要在春季出現(xiàn)，強(qiáng)降溫主要出現(xiàn)在春秋季，而較強(qiáng)降溫也在春季出現(xiàn)頻次較高”的原因一致，主要受春秋季大型環(huán)流調(diào)整和春季地面熱低壓活動(dòng)影響，而地面熱低壓的活動(dòng)使得春季降溫最明顯，寒潮也在春季發(fā)生頻次較高。但寒潮和強(qiáng)降溫在3月發(fā)生頻次最高，而遵義市降溫最明顯、幅度最大的時(shí)間在4月，主要原因在于4月常常是春季熱低壓活動(dòng)最頻繁的時(shí)候，地面氣溫較高，日低溫小于4 ℃的情況不多見(jiàn)，但一旦冷鋒靠近便會(huì)出現(xiàn)迅猛而劇烈的降溫現(xiàn)象，并伴隨一定強(qiáng)度的強(qiáng)對(duì)流天氣。因此，不能僅憑降溫幅度來(lái)判斷冷空氣強(qiáng)弱，可以用來(lái)判斷降溫劇烈情況，它與強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，是一個(gè)重要的物理量。

圖4 遵義市近10 a來(lái)不同等降溫過(guò)程降溫幅度月分布(左)及過(guò)程日最低氣溫Fig.4 The monthly distribution of the cooling range of different levels (left)and the lowest daily low temperature during the process in Zunyi City in the past ten years

2.2.3 降溫持續(xù)時(shí)間 由表3可知，遵義市近10 a來(lái)11 915站次降溫過(guò)程的持續(xù)天數(shù)在1～10 d之間，平均持續(xù)天數(shù)為1.9 d。持續(xù)天數(shù)為1 d的降溫過(guò)程占比最多，達(dá)47.3%，其次是持續(xù)2 d的降溫過(guò)程，持續(xù)7 d以上的降溫過(guò)程占比不足1%。其中寒潮持續(xù)天數(shù)大多為3 d，占比43.7%，持續(xù)2 d的占21.1%，最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為6 d，僅占2.8%，強(qiáng)降溫過(guò)程多持續(xù)2 d，其次是3 d，最長(zhǎng)不超過(guò)7 d，較強(qiáng)降溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為9 d，占比不足1%，多以2～3 d降溫為主，弱降溫過(guò)程主要以持續(xù)1 d降溫為主，最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間達(dá)10 d。從降溫持續(xù)天數(shù)月分布來(lái)看，2、9、10、12月降溫持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，7、8月最短，降溫幅度較強(qiáng)的3、4月持續(xù)時(shí)間也較短，平均持續(xù)1.9 d，該段時(shí)間降溫過(guò)程具有短暫而劇烈的特點(diǎn)。

表3 遵義市不同等級(jí)降溫過(guò)程持續(xù)天數(shù)百分比(單位：%)Tab.3 Percentage of the duration of the cooling process at different levels in Zunyi City(unit:%)

3 結(jié)論與討論

本文利用遵義市近10 a 13個(gè)國(guó)家站點(diǎn)逐日日低溫資料，結(jié)合國(guó)家冷空氣等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)降溫過(guò)程進(jìn)行劃分并統(tǒng)計(jì)分析，初步得到如下結(jié)論：

① 10 a來(lái)遵義市共發(fā)生降溫過(guò)程11 915站次，平均每站每年發(fā)生91.7次，主要以降溫幅度在6 ℃以下的弱降溫為主,較強(qiáng)降溫以上等級(jí)降溫僅占7.8%，寒潮僅占0.6%。

②近10 a遵義市降溫過(guò)程平均過(guò)程最低日低溫為11.9 ℃，平均過(guò)程降幅3 ℃，持續(xù)時(shí)間在1～10 d之間，平均持續(xù)1.9 d，寒潮過(guò)程平均最低日低溫不超過(guò)2 ℃，平均降溫幅度達(dá)12.7 ℃，大多持續(xù)3 d，強(qiáng)降溫及較強(qiáng)降溫持續(xù)2～3 d，弱降溫多持續(xù) 1 d。

③遵義市婁山山脈的阻擋作用以及云貴靜止鋒、西南熱低壓兩個(gè)天氣系統(tǒng)對(duì)不同等級(jí)降溫過(guò)程的空間分布特征影響較大，較強(qiáng)降溫以上等級(jí)的降溫過(guò)程在婁山山脈以南海拔較低地區(qū)發(fā)生頻次高，而婁山山區(qū)及其西北部弱降溫出現(xiàn)頻次較高。

④寒潮、強(qiáng)降溫、較強(qiáng)降溫主要出現(xiàn)在春秋季，寒潮主要出現(xiàn)在3月，而弱降溫在夏季發(fā)生頻次較高，4月降溫過(guò)程具有短暫而劇烈的特點(diǎn)，造成以上時(shí)間分布特征的主要原因在于春秋季為大型環(huán)流調(diào)整期，氣溫變幅大，而夏季多降水導(dǎo)致弱降溫過(guò)程的發(fā)生頻繁。

由于分類(lèi)方法的局限性和單一性，所統(tǒng)計(jì)的降溫過(guò)程中還包含降水、晴空輻射等因素造成的降溫，不能完全代表冷空氣活動(dòng)特征，僅憑日最低氣溫一個(gè)要素也不能將此類(lèi)降溫過(guò)程區(qū)分，更無(wú)法計(jì)算其所占比例，要科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?duì)冷空氣活動(dòng)特征進(jìn)行研究分析，還需要進(jìn)一步結(jié)合其他氣象要素排除降水、晴空輻射等因素的干擾。